DE3240601C2 - Verfahren zur Speisung einer Ölbverbrennungsvorrichtung für eine Feuerungsanlage mit Öl sowie Aggregat zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speisung einer Ölverbrennungsvorrichtung für eine Feuerungsanlage mit Öl, bei welchem das Öl mittels einer Förderpumpe einer an einer Speiseleitung befindlichen Einspritzdüse zugeführt wird, die das Öl in einen Verbrennungsluftstrom einleitet, und bei welchem das Öl auf dem Weg zur Einspritzdüse in einer fremd­ beheizten Vorwärmvorrichtung im Inneren eines größeren mit der Speiseleitung in Verbindung stehenden Behälters unter Volumenerhöhung und teilweiser Verdampfung vorgewärmt wird, und ein Aggregat zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-OS 22 62 673 ist ein Verfahren und ein Aggregat dieser Art bekannt. Bei letzterem wird die Ölverdampfung in einer vor der Speiseleitung liegenden Ölverdampfungs­ vorrichtung vorgenommen und die Einspritzdüse ausschließ­ lich mit Öldampf und nicht mit einem Öl/Öldampf-Gemisch beaufschlagt. Die Ölverdampfungsvorrichtung weist einen beheizten zylindrischen Porositätskörper auf, welchem das Öl von der Förderpumpe im axialen Mittelbereich zugeführt wird, während der erzeugte Öldampf über die gesamte freie Oberfläche des Porositätskörpers austritt. Zur Vermeidung von Siedestößen und örtlichen Überhitzungen innerhalb des Porositätskörpers ist dabei vorgesehen, daß diesem mehr Öl zugeführt wird, als laufend verdampft wird, so daß an der freien Oberfläche des Porositätskörpers neben dem ge­ wünschten Öldampf auch noch nicht verdampftes Öl austritt.

Zur Abtrennung des nicht verdampften Öls von dem Öldampf ist der Porositätskörper im Inneren eines ihn allseitig mit Abstand umgebenden größeren Behälters angeordnet, der als Abscheidekammer für das nicht vollständig verdampfte Öl dient. Die Brennerspeiseleitung ist unmittelbar mit dem vertikal oberen Ende dieses Abscheidebehälters verbun­ den, während sich das nicht verdampfte Öl im unteren Teil des Abscheidebehälters sammelt und von dort über eine Abflußleitung zum Ölvorrat an der Eingangsseite der Speise­ vorrichtung rezykliert wird. Bei diesem bekannten Aggregat für einen reinen Öldampfbrenner, bei welchem die Brenner­ einspritzdüse ausschließlich mit Öldampf beaufschlagt wird, muß die Vorwärmung bis zu einer die weitgehende Ver­ dampfung des zugeführten Öls ermöglichenden Temperatur erfolgen, mit entsprechendem Aufwand an Heizenergie und der Notwendigkeit eines verhältnismäßig aufwendigen, stör­ anfälligen und im Betrieb sich verschleißenden Porositäts­ körpers. Eine leichte schnelle Regelbarkeit zur Anpassung an variable Brennerleistungen ist nicht ohne weiteres möglich.

Der Erfindung liegt, ausgehend von diesem Stand der Technik, als Aufgabe die Schaffung eines gattungsgemäßen Verfahrens und eines Aggregats zur Durchführung dieses Verfahrens zu­ grunde, welche eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Verbrennung ermöglichen.

Zu diesem Zweck ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen, daß die Vorwärmung des Öls in einer geschlossenen Vorwärmkammer erfolgt, daß das Öl der Vorwärm­ kammer von der Förderpumpe über einen Druckausgleichsbehälter zugeführt wird, daß das aus dem Innenraum der Vorwärmkammer ausströmende Öl/Öldampf-Gemisch in den größeren, geschlossen ausgebildeten Behälter austritt, und daß das Eingangsende der Speiseleitung in einem Abstand von der in vertikaler Richtung oberen Wandung des größeren Behälters in diesen mündet. Das Aggregat zur Durchführung dieses Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Speiseverfahrens und -aggregats wird erreicht, daß die Speiseleitung der Einspritzdüse mit einem für die Verbrennung optimal aufbe­ reiteten Öl/Öldampf-Gemisch beaufschlagt wird, das eine bessere Zerstäubung an der Düse und Vermischung mit der Verbrennungsluft gewährleistet, derart daß das Gemisch rußfrei verbrennt und gleichzeitig eine Erhöhung des CO₂- Anteils und eine Verringerung der Abgastemperatur erreicht wird. Der erfindungsgemäße Speisevorgang ist unter Auf­ rechterhaltung weitgehend optimaler Zerstäubungs- und Verbrennungsbedingungen an der Düse in einfacher Weise zur Anpassung an unterschiedliche Brennerleistungen regel- bzw. steuerbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Aggregat als konstruktiv getrennte Einheit ausgebildet, um eine Nachrüstung bei bestehenden Ölverbrennungsvorrichtungen zu ermöglichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung ist eine vertikale Längsschnittansicht eines Aggregats zur Speisung einer Ölverbrennungsvorrichtung gezeigt. Dieses Aggregat besteht aus einem Behälter 4, der eine Heizeinrichtung 1 sowie einen Druckausgleichsbehälter (Ausgleichskammer) 3 umgibt. Im Inneren der Heizeinrichtung 1 ist eine Vorwärmkammer 1a angeordnet, in die das Öl von der Pumpe 7 über eine Leitung 8 und die Ausgleichskammer 3 eingeleitet wird. Die Ausgleichskammer 3 ist mit der Kammer 1a über eine Eingangsleitung 9 verbunden, die in das eine Ende der am anderen Ende geschlossenen Kammer 1a mündet. Eine gekrümmte Ausgangsleitung 10 umgibt teilweise die Eingangs­ leitung 9, wobei durch eine konzentrische Anordnung ein Ring­ spalt zwischen diesen beiden Leitungen gebildet wird. Das ge­ krümmte Ende der Ausgangsleitung 10 verläuft etwa unter einem Winkel von 70° in Vertikalrichtung nach oben und endet in einem erheblichen Abstand vor der in Vertikalrichtung oberen Wand des Behälters 4. In den gekrümmten Bereich der Ausgangs­ leitung 10 mündet eine Speiseleitung 11, deren anderes Ende über ein Magnetventil 6 mit einer Einspritzdüse 12 verbunden ist. Es ist weiterhin zu erkennen, daß die die Ausgleichs­ kammer 3 mit der Kammer 1a verbindende Eingangsleitung 9 etwa in der Mitte der vertikalen Höhe der Ausgleichskammer 3 angeordnet ist. Die genaue Anordnung dieser Leitung 9 ist nicht kritisch, jedoch sollte sie oberhalb der in Vertikal­ richtung unteren Wand der Ausgleichskammer 3 in diese münden.

Obwohl der Behälter 4, die Ausgleichskammer 3 und die Heiz­ einrichtung 1 sowie die darin angeordnete Kammer 1a beliebige Formen aufweisen können, besteht eine günstige Möglichkeit darin, diese Teile zylindrisch auszubilden, so daß sie weit­ gehend aus Rohren, beispielsweise Kupferrohren hergestellt werden können. So besteht der Behälter 4 aus einem langge­ streckten Rohrabschnitt, der an seinen Enden durch Endkappen 4a, 4b verschlossen ist. Auch die Ausgleichskammer 3 ist durch einen Rohrabschnitt mit geringem Durchmesser gebildet, der an seinen Enden durch Endkappen 3a, 3b verschlossen ist. Die Heizeinrichtung 1 kann als zylindrisches Drehteil ausge­ bildet sein, wobei ein Abschnitt mit verringertem Durch­ messer, der die Kammer 1a enthält, von einer üblichen, an eine Wechselspannungsquelle 2 angeschlossenen, Heizpatrone 1b umgeben ist. Diese Heizpatrone 1b ist ihrerseits von einem Rohrabschnitt 1c umgeben, der durch die Endkappe 4a hindurch ragt, so daß ein Auswechseln der Heizpatrone 1b ohne Öffnung der Öl enthaltenden Teile möglich ist.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, sind die Durchmesser der die Ausgleichskammer 3 mit der Pumpe 7 verbindenden Lei­ tung 8 sowie der die Ausgleichskammer 3 und die Kammer 1a ver­ bindenden Leitung 9 im wesentlichen gleich. Die Speiselei­ tung 11 weist einen demgegenüber verringerten Durchmesser auf.

Auf dem Außenmantel 1c der Heizeinrichtung 1 sind ein Thermo­ stat 5 und nicht gezeigte Meßfühler anordnet, die ein Ab­ schalten der Heizeinrichtung 1 bei einer vorgegebenen Tem­ peratur bzw. die Freigabe des Magnetventils 6 bewirken, wenn das Öl im Inneren der Kammer 1a die gewünschte Temperatur erreicht hat.

Im Betrieb des Aggregats wird von der Förderseite 7b der Pumpe 7 Öl über die Leitung 8 in die Ausgleichskammer 3 eingespeist. Von dieser Ausgleichskammer 3 aus gelangt das Öl in die Kammer 1a der Heizeinrichtung 1, wo es erwärmt wird, so daß die Dichte des Öls und die Viskosität abnimmt und gleichzeitig eine teilweise Verdampfung des Öls auftritt. Das Öl/Öldampf-Gemisch tritt über die Ausgangsleitung 10 in das Innere des Behälters 4 ein und gelangt dann über die Speiseleitung 11 zum Brenner, wenn das Magnetventil 6 ge­ öffnet ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Ausgleichskammer 3 und die Heizkammer 1a axial hintereinander und im wesentlichen konzentrisch zuein­ ander und zum Behälter 4 in diesem angeordnet. Die darge­ stellte Lage stellt die Einbaulage dar.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform könnte die Ausgleichs­ kammer 3 als konzentrische Ringkammer um den Behälter 4 herum angeordnet sein. Hierbei ist auch eine vertikale Ein­ baulage, d. h. mit vertikalen Achsen der so gebildeten kreis­ ringförmigen Ausgleichskammer 3 und der Kammer 1 möglich. In diesem Fall ist die gekrümmte Ausgangsleitung 10 sowie die Mündung der Speiseleitung 11 derart zu legen, daß die gekrümmte Ausgangsleitung 10 unterhalb des oberen Deckels eines derartigen Aggregats endet, wobei die Speiseleitung 11 wiederum in der Nähe des oberen Endes der gekrümmten Ausgangsleitung 10 angeordnet ist.

In jedem Fall ist die Außenfläche des Aggregats wärmeisolie­ rend umkleidet, um die erforderliche elektrische Heizleistung zu verringern.

Claims (14)

1. Verfahren zur Speisung einer Ölverbrennungsvorrichtung für eine Feuerungsanlage mit Öl, bei welchem das Öl mittels einer Förderpumpe einer an einer Speiseleitung befindlichen Einspritzdüse zugeführt wird, die das Öl in einen Verbrennungsluftstrom einleitet, und bei welchem das Öl auf dem Weg zur Einspritzdüse in einer fremd­ beheizten Vorwärmvorrichtung im Inneren eines größeren mit der Speiseleitung in Verbindung stehenden Behälters unter Volumenerhöhung und teilweiser Verdampfung vorge­ wärmt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Vorwärmung des Öls in einer geschlossenen Vorwärmkammer (1a) erfolgt,
• - daß das Öl der Vorwärmkammer (1a) von der Förderpumpe (7) über einen Druckausgleichsbehälter (3) zugeführt wird,
• - daß das aus dem Innenraum der Vorwärmkammer (1a) aus­ strömende Öl/Öldampf-Gemisch in den größeren, ge­ schlossen ausgebildeten Behälter (4) austritt,
• - und daß das Eingangsende der Speiseleitung (11) in einem Abstand von der in vertikaler Richtung oberen Wandung des größeren Behälters (4) in diesen mündet.

2. Aggregat zur Speisung einer Ölverbrennungsvorrichtung für eine Feuerungsanlage mit Öl, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die zwischen der Förderpumpe (7) und der Einspritz­ düse (12) vorgesehene Vorwärmvorrichtung eine ge­ schlossene Vorwärmkammer (1a) mit Heizeinrichtung (1) aufweist,
• - daß die Vorwärmkammer (1a) mittels einer Eingangsleitung (9) über einen Druckausgleichsbehälter (3) mit der För­ derseite (7b) der Förderpumpe (7) verbunden ist,
• - daß die Vorwärmkammer (1a) mit ihrer zugeordneten Heizeinrichtung (1) im Inneren eines größeren, ge­ schlossen ausgebildeten Behälters (4) angeordnet ist, in welchem die Ausgangsleitung (10) der Vorwärm­ kammer (1a) mündet,
• - und daß die Einspritzdüse (12) mit dem größeren Behälter (4) über die Speiseleitung (11) verbunden ist, welche in den Behälter (4) in einem Abstand von dessen in ver­ tikaler Richtung oberer Wandung mündet.

3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitung (10) der Vorwärmkammer (1a) in ver­ tikaler Richtung nach oben hin gekrümmt und mit ihrem freien offenen Ende in Abstand von der in Vertikalrichtung oberen Wandung des größeren Behälters (4) endet, und daß die zur Einspritzdüse (12) führende Speiseleitung (11) in die Ausgangsleitung (10) in der Nähe von deren freiem offenen Ende mündet.

4. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsleitung (9) der Vorwärmkammer (1a) einen geringeren Durchmesser aufweist als ihre Ausgangsleitung (10), daß die Eingangsleitung (9) konzentrisch innerhalb des nicht gekrümmten Abschnitts der Ausgangsleitung (10) unter Bildung eines Ringspaltes angeordnet ist, und daß diese konzentrische Rohranordnung in die im übrigen ge­ schlossene Vorwärmkammer (1a) mündet.

5. Aggregat nach einem oder Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einspritzdüse (12) führende Speiseleitung (11) einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist als die Ausgangsleitung (10) der Vorwärmkammer (1a).

6. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (12) mit der Speiseleitung (11) über ein Magnetventil (6) verbunden ist.

7. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsbehälter (3) ebenfalls im Inneren des die Vorwärmkammer (1a) enthaltenden größeren Behälters (4) angeordnet ist.

8. Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Behälter (4) langgestreckt ausgebildet ist und daß die Vorwärmkammer (1a) und der Druckausgleichsbe­ hälter (3) hintereinander in dem größeren Behälter (4) ange­ ordnet sind.

9. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Behälter (4) an seinem Außenumfang wärmeisolierend verkleidet ist.

10. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsbehälter (3) konzentrisch um den die Vorwärmkammer (1a) enthaltenden größeren Behälter (4) herum angeordnet ist.

11. Aggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsbehälter (3) wärmeleitend mit dem die Vorwärmkammer (1a) enthaltenden Behälter (4) in Ver­ bindung steht, und daß der Außenumfang des Druckausgleichs­ behälters (3) wärmeisolierend verkleidet ist.

12. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmkammer (1a) von der Heizeinrichtung (1) umgeben ist.

13. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Thermostaten zur Regelung der Temperatur in der Vorwärmkammer (1a) sowie Meßfühlereinrichtungen vorge­ sehen sind, die ein Signal bei Erreichen einer vorge­ gebenen Temperatur der Vorwärmkammer (1a) liefern.

14. Aggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es als konstruktiv getrennte Einheit zur Nach­ rüstung bei bestehenden Ölverbrennungsvorrichtungen ausgebildet ist.